TBK Programm zur Berechnung von Umlaufgetrieben

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Umlaufgetriebe Ablageverzeichnis : UMLAUF Standard Datei Name : UMLA-1.UML Temporäre Datei : UMLA-0.TMP Vorbelegungsdatei : UMLVORBE.DAT

1. Allgemeine Beschreibung ....................................................................................... 3

1.1 Eingangsdaten.............................................................................................................. ..................................31.2 Berechnungsergebnisse..................................................................................................... ............................31.3 Vorbelegungsdatei ......................................................................................................... ...............................3

2. Hinweise zum Berechnungsablauf.......................................................................... 4

2.1 Wahl der Bauform des Umlaufgetriebes...................................................................................... .................42.2 Wahl der Betriebsart ....................................................................................................... ...............................42.3 Eingabe Übersetzung + Leistungsdaten.........................................................................................................5

2.3.1 bei Zweiwellengetrieben.........................................................................................................................52.3.2 bei Überlagerungsgetrieben (Dreiwellengetrieben) ...............................................................................5

2.4 Eingabe Geometriedaten Einfachplanet........................................................................................................62.4.1 Zähnezahlen............................................................................................................................................62.4.2 Modul......................................................................................................................................................62.4.3 Achsabstand............................................................................................................................................62.4.4 Profilverschiebung - Betriebseingriffswinkel .........................................................................................62.4.5 Änderungsmöglichkeiten ........................................................................................................................72.4.6 Ergebnisanzeige ......................................................................................................................................7

2.5 Eingabe Geometriedaten Stufenplanet..........................................................................................................82.5.1 Zähnezahlen............................................................................................................................................82.5.2 Modul, Achsabstand, Profilverschiebung ...............................................................................................92.5.3 Ergebnisanzeige ......................................................................................................................................9

3. Tragfähigkeitsberechnungen ................................................................................ 10

3.1. Überschlägige Tragfähigkeitsrechnung ......................................................................................................103.2. Tragfähigkeitsrechnung DIN 3990 So/Pl bzw. Pl/Rad2 ............................................................................11

4. Planetenlagerung.................................................................................................. 12

4.1 Art der Lagerung..........................................................................................................................................124.2 Vorgabedaten...............................................................................................................................................12

4.2.1 Bei einseitiger Lagerung .......................................................................................................................124.2.2 bei beidseitiger Lagerung - Einfachplantet ...........................................................................................124.2.3 bei beidseitiger Lagerung - Stufenplanet .............................................................................................13

4.3 Vollrollige Lagerbestimmung......................................................................................................................134.4 komplette Lager ...........................................................................................................................................14

5. Ausgabe Grafik + Text ......................................................................................... 14

6. Grafik Ausgabe ..................................................................................................... 15

7. Text – Ausgabe..................................................................................................... 15

7.1 Ausgabe Drucker ............................................................................................................ .............................157.2 Ausgabe Bildschirm......................................................................................................... ............................15

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7.3 CAD Schnittstelle ........................................................................................................................................15

8. Datenbank ............................................................................................................ 16

8.1 Aus Datenbank lesen....................................................................................................................................168.2 In Datenbank speichern...............................................................................................................................16

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1. Allgemeine Beschreibung

Kinematische Auslegung von einstufigen Umlaufgetrieben mit Einfach- oder Stufenplaneten alsPlus- oder Minusgetriebe. Vorgabe ob Zwei- oder Dreiwellengetriebe.

Die Terminologie und die Berechnungsroutinen sind nach Herbert W. Müller "Die Umlaufgetriebe" Springer Verlagausgewählt.

Berechnug der Lagerkräfte an den Planetenlagern.Berechnung und Auslegung von vollrolligen Planetenlagerungen nach INA.Lebensdauerberechnung kompletter Lager

Tragfähigkeitsnachweis und Geometrieoptimierung der jeweiligen Radsätze Sonne - Planet,Planet - Rad 2) nach DIN 3990.

1.1 Eingangsdaten

Bau- und Betriebsart des Getriebes.Drehzahlen, Momente, Gesamt- oder Standübersetzung.Planetenzahl.

1.2 Berechnungsergebnisse

Grundgeometrie des kompletten Getriebes, mit allen kinematischen Daten.Prüfung der Herstellbarkeit. Grafische Darstellung des entworfenen Getriebes.Auslegung vollrolliger Plantenlagerung. Lagerkräfte und Lagerlebensdauer derPlanetenlagerung.

1.3 Vorbelegungsdatei

Die Vorbelegungddatei kann unter dem Menuepunkt Vorbelegung belegt oder geändert werden.

Werkstoff- und Werkzeugkennziffer ist dielaufende Nummer in der jeweiligen Datei.

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2. Hinweise zum Berechnungsablauf

2.1 Wahl der Bauform des Umlaufgetriebes

Die dargestellten Getriebearten könnenberechnet und ausgelegt werden.

2.2 Wahl der Betriebsart

Rad 1 feststehendRad 2 feststehendSteg feststehendÜberlagerungsgetriebe

Rad 1 ist die Sonne. Rad 2 beiMinusgetrieben das Hohlrad oder beiPlusgetrieben das 2. Stirnrad.

Bei Überlagerungsgetrieben ist eineweitere Festlegung über An- und Abtriebeerforderlich:Die zutreffende Situation ist anzuklicken(Welle 1 = Sonne - Welle S = Steg –Welle 2 = Hohlrad):Antrieb Welle 1 Abtrieb Wellen 2 + SAntrieb Welle S Abtrieb Wellen 1 + 2Antrieb Welle 2 Abtrieb Wellen S + 1 Antrieb Wellen 2 + S Abtrieb WelleAntrieb Wellen 1 + 2 Abtrieb Welle S Antrieb Wellen S + 1 Abtrieb Welle 2

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2.3 Eingabe Übersetzung + Leistungsdaten

2.3.1 bei Zweiwellengetrieben

Einzugeben ist die Gesamtübersetzungzwischen An - und Abtrieb.Die Eingangs- oder Ausgangsdrehzahl.Die Leistung oder eines derDrehmomente.

Befehlsbutton:

ÜBERNAHME Daten werden übernommen und die Berechnung wird fortgeführt.

DREHZAHLEN Eingabefeld für Drehzahl wird aktiviert

LEISTUNG Eingabefeld für Leistung wird aktiviert

ABBRECHEN Berechnung wird abgebrochen

2.3.2 bei Überlagerungsgetrieben (Dreiwellengetrieben)

Einzugeben ist die Standübersetzungoder die Übersetzung zwischen 2anderen angegebenen Elementen.Zwei der abgefragten Drehzahlen, diedritte Drehzahl wird berechnet.Umgekehrter Drehsinn wird negativausgegeben. Ein Drehmoment.

Befehlsbutton:

ÜBERNAHME Daten werden übernommen und die Berechnung wird fortgeführt.

ÜBERSETZUNG Eingabefeld für Übersetzung wird aktiviert

DREHZAHLEN Eingabefeld für Drehzahl wird aktiviert

MOMENTE Eingabefeld für Momente wird aktiviert

ABBRECHEN

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2.4 Eingabe Geometriedaten Einfachplanet

2.4.1 Zähnezahlen

Anzahl der Planeten. Beliebige Vorgabe. Überprüfung, ob sich die Planetenkopfkreise berührenerfolgt nach Festlegung von Modul und Achsabstand. Entssprechende Fehleranzeige erfolgt.

Auswahlmöglichkeit:Die abgefragten Daten wie folgt einzugeben:Schrägungswinkel ß in GradZähnezahl Rad 1 (Sonne), der vorgegebene Wert kann beliebig überschrieben werden.Vom Programm wird die zur eingegebenen Sonnenzähnezahl notwendige Planetenzähnezahlvorgeschlagen. Dieser Wert kann geringfügig geändert werden, z. B. um einen Zahn wenigerum im Hohlrad eine negative Profilverschiebung zu bekommen.

Über RAD 2 können die Daten für das Rad 2 (Hohlrad) vorgegeben werden.Das Programm ermittelt dann die dazunotwendigen Daten von Sonne undPlanet. Dabei kann gewählt werden ob dieAuswahl nach den Kriterien einergenauen Übersetzung oder nach gleicherTeilung am Planetenträger erfolgen soll.

Wenn ein vorhandenes Getriebe nachgerechnet werden soll, sollte immer zuerst das Rad2 (Hohlrad) vorgegeben werden, weil es sonst schwierig wird die vorhandenenZähnezahlen der Sonne und der Planten zu erreichen

2.4.2 ModulDer vorgeschlagene Modul hängt von den in der Vorbelegung festgelegtenWerkstoffeigenschaften und den eingegebenen Leistungsdaten ab und kann beliebigüberschrieben werden.

2.4.3 AchsabstandDie aus Zähnezahl und Modul errechneten 0-Achsabstände werden angezeigt und derMittelwert als gewählter Achsabstand vorgeschlagen. Dieser Wert kann in gewissen Grenzengeändert werden, bei über- oder unterschreiten der Grenzwerte erfolgt eine entsprechendeFehleranzeige.

2.4.4 Profilverschiebung - BetriebseingriffswinkelDie sich einstellenden Profilverschiebungsfaktoren und Betriebseingriffswinkel der EingriffeSonne/Planet und Planet/Rad 2 werden angezeigt.

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2.4.5 Änderungsmöglichkeiten

Nach Eingabe der Grunddaten bestehen folgende Änderungsmöglichkeiten:

PLANETEN das Programm springt zur Vorgabe der Planetenzahl zurück

SONNE das Programm springt zur Vorgabe der Zähnezahl Sonne zurück

ACHSABSTAND das Programm springt zur Vorgabe der Achsabstände zurück

MODUL das Programm springt zur Moduleingabe zurück

PROFILVERSCHIEBUNG das Programm springt zur Vorgabe von x1 zurück. Es können die Profilverschiebungen beliebig geändert werden. Alle relevanten Daten werden angepaßt.

RAD 2 Es wird eine Möglichkeit zur Vorgabe von Geometriedaten für das Rad 2 (Hohlrad) geöffnet.

ABBRECHEN das Programm wird abgebrochen.

Die entsprechender Eingabefelder können auch mit der Maus aktiviert werden.

2.4.6 Ergebnisanzeige

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2.5 Eingabe Geometriedaten Stufenplanet

2.5.1 Zähnezahlen

Nach Eingabe der gewünschten Anzahl der Planeten und ggf. der Schrägungswinkel für beidePlanetenstufen erfolgt vom Programm die Berechnung der Zähnezahlen. Angezeigt werdenneben den Zähnezahlen die Abweichung von der Sollübersetzung ( io / io soll ), das Verhältnisder Biegespannungen (sp1 / sp2) und die Größenverhältnisse DI/mo, DII/mo.Es werden Zähnezahlkombinationen ausgewählt, die eine maximale Abweichung zurSollübersetzung oder von .95 bis 1.05 haben.

Mit WEITER BERECHNEN wird dienächste Zähnezahlreihe unter optimalangezeigt.Gibt es keine weiteren Lösungen mehrerfolgt entsprechende Anzeige und essind die Mindestzähnezahlen zu erhöhen.

Mit NEUE MINDESTZÄHNEZAHLwerden neue Mindestzähnezahlen fürSonne und Planet 2 vorgegeben.

Mit NEUE ZÄHNEZAHLEN können alle 4Zähnezahlen vorgegeben werden.

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2.5.2 Modul, Achsabstand, ProfilverschiebungNach Übernahme der Zähnezahlen werden im Folgemenü für Planet 1 und Planet 2 Modulevorgeschlagen, einzugeben sind dann die tatsächlich gewünschten Module. Angezeigt wirddanach der minimale und maximale Achsabstand. Der gewählte ist einzugeben.Es folgt Anzeige der resultierenden Werte für Profilverschiebung und Betriebseingriffswinkel.

MODUL NEU das Programm springt zur Moduleingabe zurück

ACHSABSTAND das Programm springt zur Vorgabe der Achsabstände zurück

XRA1 das Programm springt zur Vorgabe von x am Rad 1 (Sonne) zurück.

XPl1 das Programm springt zur Vorgabe von x am Planet 1 zurück.

ABBRCHEN das Programm wird abgebrochen.

2.5.3 Ergebnisanzeige

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3. Tragfähigkeitsberechnungen

3.1. Überschlägige Tragfähigkeitsrechnung

Anzuwählen über Tragfähigkeit Überschlag.

Einzugeben sind Werkstoff- und Werkzeugdaten für jedes Rad. Die Daten werden aus derVorbelegung übernommen.Neueingabe durch Doppelklick auf das jeweilige Eingabefeld. Es wird Werkstoff- bzw.Werkzeugliste geöffnet. Übernahme der ausgewählten Daten mit RETURN oder Doppelklick.

Berechnung erfolgt nach einem festgelegten Berechnungsmodus entsprechend DIN 3990durch Betätigung des Befehlsbutton BERECHNEN.

Über den Button KHß können die berechneten KHß Faktoren beliebig geändert werden. DieSicherheiten werden dann entsprechend neu berechnet.

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3.2. Tragfähigkeitsrechnung DIN 3990 So/Pl bzw. Pl/Rad2

Anzuwählen über die entsprechende Menuezeile.

Das Programm verzweigt in das Programm-Modul Stirnrad.Die Verzahnungsdaten, die Leistungsdaten und alle sonst notwendigen Vorgaben werdenübergeben.Wenn die Eingaben zur überschlägigen Berechnung erfolgt sind, werden die Werkstoff- undWerkzeugdaten ebenfalls übergeben. Sie sind dann im Stirnradmodul durch anklicken derentsprechenden Befelszeile zu übernehmen bzw. zu bestätigen.Der weitere Ablauf entspricht mit allen Funktionen dem des Stirnradmoduls.Änderungsmöglichkeiten für unzulässige Veränderungen, wie z.B. Achsabstand u/oProfilverschiebung sind gesperrt.

Nach Beendigung der Berechnung können die Daten wie folgt abgelegt bzw. übergebenwerden:

a) Ausdrucke, Ablage der kompletten Berechnung als Stirnradpaarung.

b) Übergabe von ausgewählten Daten an das Umlaufgetriebe Modul. Diese Daten werden dannauch dort abgelegt und können später wieder eingelesen werden. Die evt. vorhandenenErgebnisse aus einer überschlägigen Berechnung werden dabei überschrieben.

Werden bei Beendigung die Abfragen nach beiden Übertragsmöglichkeiten verneint, gehen dieDaten verloren.

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4. Planetenlagerung

4.1 Art der Lagerung Zu wählen ist

Ein Lager im PlanetenkörperZwei Lager im PlanetenkörperZwei Lager an der Planetenwelle EinfachplanetZwei Lager an der Planetenwelle Stufenplanet

4.2 Vorgabedaten

4.2.1 Bei einseitiger LagerungBohrungsdurchmesser PlanetRadbreite PlanetGewünschte LebensdauerPassung 1=h6/G7 2=g5/G6Berechnet wird:Lagerkraft aus UmfangskraftTeilkreisdurchmesser PlanetSpezifisches GewichtRotierende Masse PlanetGesamtmasseFliehkraftRadiale LagerbelastungErforderliche dyn Tragzahl C

4.2.2 bei beidseitiger Lagerung - Einfachplantet

Bohrungsdurchmesser Planet RadbreitePlanetGewünschte Lebensdauer Passung 1=h6/G7 2=g5/G6 für vollrolligeLagerungWellendaten:Abstand Mitte Lager A zu BAbstand A zu Mitte PlanetWellendurchmesserBerechnet wird: Lagerkräfte ausUmfangskraft, Rotierende Masse Planet,Gesamtmasse, Fliehkraft, RadialeLagerbelastungen undErforderliche dynamische Tragzahlen C

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4.2.3 bei beidseitiger Lagerung - Stufenplanet

Bohrungsdurchmesser der PlanetenRadbreite der PlanetenGewünschte LebensdauerWellendaten:Abstand Mitte Lager A zu BAbstand A zu Mitte Planet 1Abstand A zu Mitte Planet 2WellendurchmesserBerechnet wird: Lagerkräfte ausUmfangskraft, Rotierende MassePlaneten, Gesamtmasse, Fliehkraft,Radiale Lagerbelastungen.

Axialkräfte werden nicht berücksichtigt. Als Angriffspunkt der Fliehkraft wird die Wellenmitteangenommen

4.3 Vollrollige Lagerbestimmung

Vorzugeben sind der maximaleAußendurchmesser E und derminimale Innendurchmesser F,dabei sind die Grenzwerte von E-max = 87 und F-max = 75 zubeachten.Die Differenz zwischen E und Fdarf dem maximalenRollendurchmesser = 6mm unddem minimalen Rollendurchmsser= 1 mm nicht über- bzw.unterschreiten.Das Programm zeigt den sichergebenden maximalenRollendurchmesser Dw und diesich ergebende Rollenzahl Rz an.Werden die Grenzwerte über- oder

unterschritten erfolgt Fehleranzeige. Es ist dann F und E entsprechend zu ändern.Angezeigt werden die zur Verfügung stehenden Rollenlängen, einzugeben istdie gewünschte Rollenlänge.Angezeigt wird eine Auflistung aller möglichen Rollen:Es ist eine Position durch Doppelklick auszuwählen. Bei beidseitiger Lagerung kann das LagerB neu ausgewählt oder gleich Lager A gesetzt werden.

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4.4 komplette Lager

Lagerkräfte werden aus der Berechnung übernommen oder können neu eingegeben werden.

Die anderen Daten können übernommen oder geändert werden. Mit ÜBERNAHME wird dasFolgemenü zur Bestimmung der Lager geöffnet.

Zu wählen ist der Lagerhersteller und die Einbauart. Je nach der gewählten Lagerart und demHersteller sind nur die verfügbaren und verwendbaren Lagerarten aktiviert.

Durch Doppelklick auf die gewählte EINBAUART wird der Befehlsbutton LAGER A aktiviert und kannzur Eingabe betätigt werden.

Durch anklicken der gewünschten Lagerart wird das Eingabefeld für die Lager-Bezeichnung aktiviert.Es kann nun durch Doppelklick oder der Eingabe von LI die Lagerliste geöffnet werden aus der dannein Lager mit Doppelklick oder RETURN ausgewählt werden kann.

Bei bekannten Lager kann die Lagerbezeichnung ganz oder teilweise von links aus eingegebenwerden, die Eingabe sit mit + zu beenden.

Das eingegebene Lager ist mit RETURN zu übernehmen.

Es erfolgt Überprüfung der zulässigen Axialkräfte.

Diese Eingabe ist für das Lager B und evt. für das Lager C zu wiederholen.

Mit dem Button „BERECHNEN“ wird die Lebensdauer der Lager berechnet. Die Anzeige kannwechselweise für rechts- und linksdrehend erfolgen.

Genaue Beschreibung finden Sie im Teil Welle/LAGER Seite 7 – 12.

5. Ausgabe Grafik + Text

Zunächst Anzeige bzw. Eingabe vonKopfzeileninhalt und Auftragsdaten.Die Auftragsdaten können zurAbspeicherung ( SPEICHERN +DRUCKEN ) oder nur für den einenAusdruck ( NUR DRUCKEN )übernommen werden. UnterZUSATZTEXT können bis zu dreiZeilen Text eingegeben werden.Zeilenumbruch mit Strg + Return.

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6. Grafik Ausgabe

7. Text – Ausgabe

7.1 Ausgabe DruckerAnwahl zur Ausgabe von Textausdrucken.Es folgt Fenster zur Auswahl dergewünschten Ausgaben.Zu wählen ist die Sprache und dieSchriftgröße für Normalschrift, sie ist mit10 vorbelegt. Falls der Ausdruck über denunteren Blattrand hinausgeht, kann 8 oder9 eingegeben werden.

Unter DRUCKERWAHL verzweigt dasProgramm in die entsprechende WindowsRoutine zur Auswahl und Einrichtung desDruckers.

7.2 Ausgabe BildschirmAusgabe am Bildschirm. Die Anzeige entspricht dem Komplettausdruck.

7.3 CAD Schnittstelle Option

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8. Datenbank

8.1 Aus Datenbank lesenIn der Liste werden alle vorhandenenUmlaufgetriebe aufgelistet. Die Sortierungkann vorgewählt werden.Durch anklicken einer Zeile werden weitereInformationen zu disem Radsatz angezeigt.Durch Filter-Vorgabe wird die Listeeingeschränkt. Der Filter kann alle oder nureinen Teil des gewünschtes Begriffesenthalten. Nicht gewünschte Teile sinddurch ein ? zu definieren.DurchDoppenklick ist der gewünschte Radsatz zuaktivieren und kann mit DATENÜBERNEHMEN eingelesen werde.

8.2 In Datenbank speichern

Vorzugeben ist eine ID Nummer für dasUmlaufgetriebe. Die ID Nummern für dieanderen Tabellen können frei eingegebenwerden, vorbelegt ist jeweils die IDNummer des Umlaufgetriebes mit